Staged Failure Tolerance Based Early Warning Method for Cascading Failures in Power Grid Caused by Coordinated Cyber Attacks

Yufei WANG; Jun’e LI; Yanli LIU; Jian QIU

doi:10.7500/AEPS20200411003

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Staged Failure Tolerance Based Early Warning Method for Cascading Failures in Power Grid Caused by Coordinated Cyber Attacks

Assessment and Enhancement of Cyber-Physical Resilience of Smart Grids | 更新时间：2025-06-16

- Staged Failure Tolerance Based Early Warning Method for Cascading Failures in Power Grid Caused by Coordinated Cyber Attacks
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 3, Pages: 24-32(2021)
- 作者机构：
  
  1.空天信息安全与可信计算教育部重点实验室（武汉大学），湖北省武汉市 430072
  2.武汉大学国家网络安全学院，湖北省武汉市 430072
  3.智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072
  4.电力规划设计总院，北京市 100120
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China;State Grid Corporation of China
- DOI：10.7500/AEPS20200411003
  CLC：
- Received：11 April 2020，
  
  Revised：2020-07-21，
  
  Published Online：31 August 2020，
  
  Published：10 February 2021
- 稿件说明：
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王宇飞,李俊娥,刘艳丽等.容忍阶段性故障的协同网络攻击引发电网级联故障预警方法[J].电力系统自动化,2021,45(3):24-32.

WANG Yufei,LI Jun’e,LIU Yanli,et al.Staged Failure Tolerance Based Early Warning Method for Cascading Failures in Power Grid Caused by Coordinated Cyber Attacks[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(3):24-32.
王宇飞,李俊娥,刘艳丽等.容忍阶段性故障的协同网络攻击引发电网级联故障预警方法[J].电力系统自动化,2021,45(3):24-32. DOI： 10.7500/AEPS20200411003.

WANG Yufei,LI Jun’e,LIU Yanli,et al.Staged Failure Tolerance Based Early Warning Method for Cascading Failures in Power Grid Caused by Coordinated Cyber Attacks[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(3):24-32. DOI： 10.7500/AEPS20200411003.

摘要

为了准确预警由协同网络攻击引发的电网级联故障（CFCC），提出了一种容忍阶段性故障的预警方法。首先，通过分析CFCC预警的目标，提出阶段性故障容忍的原则并论述基于该原则的CFCC预警原理。然后，设计容忍阶段性故障的CFCC预警方法。该方法依据预警初始时刻的网络攻击观测序列辨识各种潜在CFCC以构造预警解集合。文中利用动态计算的网络攻击预测误差与阶段性故障观测误差作为预警的信息物理协同判据，这样可以逐渐缩小预警解集合的规模以判别CFCC类型及演化趋势，并分析该方法对CFCC主动防御有效性的提升。最后，通过典型CFCC仿真与预警的实验结果验证了该方法的有效性。

Abstract

In order to accurately warn the grid cascading failures caused by coordinated cyber-attacks (CFCC)

an early warning method is proposed based on staged failure tolerance. Firstly

by analyzing the goals of CFCC early warning

the principle of staged failure tolerance is proposed

and the early warning mechanism is described based on this principle. Then

the early warning method for CFCC is designed based on staged failure tolerance. In this method

various potential CFCC identified by the observation sequence of cyber attacks at the initial warning time

are used to construct the solution set of early warning. This paper uses both the cyber attacks prediction error and the staged failures observation error as the cyber-physical coordinated criterion for early warning. In this way

the scale of the solution set can be gradually reduced to identify the type and evolution trend of CFCC

and the enhancement of effectiveness of the method for active defense of CFCC is analyzed. Finally

the effectiveness of the method is verified by the experimental results of typical CFCC simulation and early warning.

关键词

Keywords

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